Оценка экологической опасности аварийных сбросов сыпучих грузов с судов на внутренних водных путях (на примере Волжского бассейна)
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ОЦЕНКИ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ ПЕРЕВОЗОК ГРУЗОВ
НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ В РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ И ЗА РУБЕЖОМ
1.1 Нормативно-правовая база в области обеспечения
экологической безопасности перевозок грузов водным 13
транспортом
1.2 Анализ статистических данных по объемам перевозок
различных видов грузов водным транспортом
1.3 Обзор исследований и публикаций по рассматриваемому
вопросу. Цель и задачи исследования
2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
ОПАСНОСТИ СБРОСА СЫПУЧИХ ГРУЗОВ
2.1 Разработка базы данных по источникам аварийных сбросов
опасных грузов на внутренних водных путях
2.2 Оценка частоты и условной вероятности аварийных
сбросов опасных грузов в результате аварий с 36
транспортными судами на внутренних водных путях
2.3 Определение координат потенциальных источников 45
аварийных сбросов опасных грузов на реке Волга
2.3.1 Совершенствование методики определения участков 45
концентрации транспортных происшествий
2.3.2 Определение участков концентрации транспортных
происшествий
2.3.3. Разработка классификации участков концентрации
транспортных происшествий по частоте возникновения 61
транспортных происшествий
2.4 Выводы по главе 65
3 АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ОПАСНЫХ ЗОН ПРИ
АВАРИЙНЫХ СБРОСАХ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ В 68
ВОЛЖСКОМ БАССЕЙНЕ
3.1 Оценка фактических и максимально возможных объемов
сбросов загрязняющих веществ при авариях сухогрузных 68
судов
3.2 Оценка длительности воздействия аварийных сбросов 74
сыпучих грузов в условиях внутренних водных путей
3.3 Выводы по главе 87
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ
ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОПАСНОСТИ АВАРИЙНЫХ
СБРОСОВ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ ПРИ ТРАНСПОРТНЫХ 88
ПРОИСШЕСТВИЯХ С УЧАСТИЕМ СУХОГРУЗНЫХ
СУДОВ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ
4.1 Разработка математического описания для оценки
возможного размера вреда водным объектам при сбросе
сыпучих грузов при транспортных происшествиях с
участием судов
4.2 Разработка уравнения связи размеров вреда при сбросе
сыпучих грузов и грузоподъемности судна (массы сброса) 91
для Волжского бассейна
4.3 Разработка алгоритма оценки возможного размера вреда
водным объектам при сбросе сыпучих грузов при
транспортных происшествиях
4.4 Применение разработанной методики для оценки
экологической опасности сбросов сыпучих грузов на 95
примере района Верхней Волги
4.5 Выводы по главе 98
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 102
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Протокол заседания комиссии по
предоставлению грантов Нижегородской области в сфере 127
науки, технологий и техники
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Гистограммы распределения 133
транспортных происшествий
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акт внедрения 139
Во введении представлены актуальность диссертационного
исследования, цель и задачи, предмет и объект исследования,
изложена научная новизна и практическая значимость исследования,
приведены основные положения диссертации.
В первой главе произведен анализ состояния вопроса оценки
экологической опасности перевозок грузов на ВВП в РФ и за
рубежом. Рассмотрены нормативно-правовые основы по вопросу
обеспечения экологической безопасности перевозок грузов водным
транспортом; проанализированы статистические данные по объемам
перевозок различных видов грузов водным транспортом. Выполнен
обзор основных отечественных и зарубежных работ по оценке
экологической опасности перевозок грузов.
Рассмотрение нормативно-правовых основ в отношении
экологической безопасности перевозок грузов водным транспортом
позволило сделать следующие выводы:
– нормативно-правовая база РФ, регламентирующая перевозки
ОГ, значительно отличается от международной, что обусловлено
отсутствием нормативного документа (закона), регулирующего
транспортировку ОГ всеми видами транспорта;
– в природоохранном законодательстве РФ отсутствует единая
утвержденная методика оценки экологических рисков.
Анализ статистических данных по объемам грузовых перевозок
различных видов грузов водным транспортом показал:
– объемы перевозок
сухих грузов более чем в 5
раз превышают объемы
перевозокнефтии
нефтепродуктов,что
формируетвысокий
уровеньпотенциальной
опасности экологических
последствий ТП с участием
Рисунок 1 – Средние значениясухогрузныхсудов
объемов перевозимых грузов за период(рисунок 1);
наблюдения
– объемы перевозок сухих грузов, представляющих наибольшую
экологическую опасность (химические и минеральные удобрения,
уголь каменный, кокс и цемент) соизмеримы с объемами перевозимых
нефтеналивных грузов.
Анализ публикационной активности в области прогнозирования и
анализа последствий сбросов ОГ на водном транспорте
свидетельствует о том, что большинство проанализированных работ
посвящены РН и сбросам ОГ на морских акваториях, а вопросу
прогнозирования и оценки экологических последствий сбросов
сыпучих грузов как на море, так на ВВП уделено мало внимания.
В заключение первой главы на основании анализа работ по теме
исследования, сделан вывод о том, что, проблема оценки
экологической опасности сбросов сыпучих грузов с судов на
внутреннем водном транспорте является актуальной. Для решения
этой проблемы определена цель и поставлены задачи исследований.
Во второй главе проведен статистический анализ данных для
оценки частоты и выявления координат источников аварийного
загрязнения ВВП сбросами сыпучих грузов (на примере Волжского
бассейна).
Для определения частоты возникновения ТП выполнена
актуализация БД по ТП Волжского бассейна до 2018 г. и анализ
обновленных статистических данных по ТП за 38 лет с 1980 по 2018
гг. БД содержит 2166 ТП по реке Волга, в т.ч. 1368 ТП с участием
сухогрузных судов. Кроме того, БД содержит 421 ТП по реке Кама, а
также 324 ТП на ГТС.
Анализдинамики
количества происшествий
(рисунок 2), показал:
-приблизительно
совпадающиетенденции
поколичеству
происшествийна
рассматриваемых реках;
– наличие скачков в
количестве происшествий с
Рисунок 2 – Динамика ТП по водным
периодичностью раз в 3-4
объектам
года;
– тенденцию роста количества происшествий на реке Волга при
одновременном снижении аварийности на реке Кама.
Анализ структуры происшествий (рисунок 3) позволил
заключить, что больше половины из них (62%) приходится на посадку
на мель. Приблизительно 15% – приходится на различные
столкновения, 4% – на пожары. Затопления на речном транспорте
незначительную долю (лишь 2% связаны с затоплением судна).
Анализ структуры происшествий по виду флота (рисунок 4)
позволил отметить, что основная часть ТП (54,3%) приходится на
несамоходный флот и буксиры. Чуть менее четверти происшествий
приходится на самоходные сухогрузы. Оставшаяся четверть
происшествий приходится на все оставшиеся виды флота.
Рисунок 3 – Структура ТПРисунок 4 – Структура ТП по виду
флота
На основе созданной БД выполнен анализ структуры ТП в
Волжском бассейне по 13 субъектам РФ за период наблюдения с 2007
по 2018 годы и разработана классификация субъектов РФ Волжского
бассейна по уровню риска возникновения ТП, которые могут привести
к АСОГ:
1) мало опасные, для которых частота ТП изменяется в
диапазоне от 0,08333 до 1,7899 год-1. Данную группу составляют
следующие семь субъектов РФ: Костромская область, республика
Марий Эл, республика Калмыкия, Ивановская, Ярославская,
Ульяновская области и республика Чувашия.
2) средне опасные, для которых частота ТП варьируется от
1,7833 до 3,48333 год-1. В данную группу входят Саратовская,
Волгоградская и Самарская области.
3) значительно опасные – частота ТП от 3,48333 до 6,88333
год-1. Таким субъектом является Астраханская область.
4) особо опасные, для которых диапазон частоты ТП
находится в пределах от 6,88333 до 8,58333 год-1 – Нижегородская
область и республика Татарстан.
Сравнение полученных результатов, позволило отметить
тенденцию к изменению состава групп по степени опасности
возникновения АСОГ.
В результате выполненных исследований определены
следующие направления совершенствования методики определения
УКТП: учет видов флота; более широкое применение методов
непараметрической статистики (необходимо использовать 95 %
процентиль и медиану), поскольку в ряде случаев дробление участков
нецелесообразно из-за ограничений паспортов статистических
критериев, учет частоты возникновения ТП и АСОГ по субъектам РФ;
учет тяжести последствий (например, катастрофа теплохода
«Булгария» и пр.); оценка смещения границ УКТП в пространстве и
времени для учета этих факторов при расчете риска и разработке
организационных и технических мероприятий снижения уровней
рисков.
При сопоставлении выявленных УКТП в данном исследовании
(период наблюдения 2007-2018 гг.) с предыдущим исследованием за
более ранний анализируемый период наблюдения 1980-2008 гг.
выявлено значительное смещение УКТП. В таблице 1 в качестве
примера представлено сопоставление УКТП на реке Волга в границах
республики Татарстан в пространственном и временном аспекте. Для
оценки степени смещения УКТП приняли в качестве примера реку
Волгу (проанализированную в обоих исследованиях) и определили
значение абсолютного и относительного смещения участков.
Таблица 1 – Сопоставление УКТП на реке Волга в границах республики
Татарстан в пространственном и временном аспекте (фрагмент)
Период наблюдения 1980-Период наблюдения 2007-
20082018АбсолютОтносит
ВыборочнВыборочнноеельное
Границаая средняяГраницаая средняясмещенисмещен
УКТП, кмкоординатУКТП, кмкоординате, кмие, %
ы ТП, кмы ТП, км
1191,3-1193,41192,41190,0-1190,011902,4154,8
1234,2-1236,51235,3–45,32745,5
1245,1-1246,51245,8–36,2583,9
………………
1499,0-1505,21502,1–25,3702,8
1527,2-1530,21528,71527,0-1528,01527,41,365
В ходе исследования описана процедура выявления УКТП и
оценка смещения выявленных участков в пространстве с учетом
периода наблюдения.
Рассмотрев статистику ТП за разные периоды наблюдения
(1980-2008, 1980-2018, 2007-2018 гг.), можно сделать вывод, о
необходимости регулярного мониторинга УКТП и использования
разных подходов к периоду наблюдения УКТП в зависимости от
поставленных целей.
Дляразработкиоперативныхмероприятийпо
предотвращению риска ТП, например, в рамках регулирования
движения и стоянки судов, необходимо ориентироваться на данные
полученные в актуальный период наблюдения (последние 10-15 лет).
В случае же разработки организационных и технических
мероприятий по снижению уровня риска (например, для тренажерной
подготовки спасателей, штабных учений и др.), период наблюдений
должен охватывать как можно больший интервал (желательно 30 лет и
более). Кроме этого целесообразно варьировать различные периоды
наблюдения, чтобы выявлять максимальное количество участков с
учетом исчезающих и появляющихся участков. Данная задача
особенно актуальна при разработке мероприятий по снижению уровня
риска для участков, на которых расположены водозаборы,
гидротехнические сооружения атомных электростанций и другие
объекты приоритетной защиты.
На основе полученных статистических данных получены
оценки частоты и условной вероятности возникновения АСОГ при ТП
в Волжском бассейне. В результате выполненных исследований
установлено:
– частота АСОГ при ТП с участием сухогрузных судов в
Волжском бассейне в 4 раза больше частоты разливов нефти при
авариях нефтеналивных судов;
– относительная частота (на 1 млн.т. перевозимого груза)
АСОГ при ТП с участием сухогрузных судов в 25 раз превышает
относительную частоту разливов нефти в Волжском бассейне.
– наиболее опасными субъектами РФ по уровню частоты
АСОГ в Волжском бассейне являются Нижегородская область и
республика Татарстан.
Одним из основных результатов исследований является
разработанная классификация УКТП в республике Татарстан по
степени опасности в зависимости от уровня частоты возникновения
ТП.
Из представленных данных следует, что среднее выборочное
значение частоты ТП составляет 0,657343 год-1, что позволяет
предложить следующую классификацию участков концентрации ТП в
Республике Татарстан по степени опасности:
Первый класс (чрезвычайно опасные) – участки, для которых
значение частоты ТП превышает среднее выборочное значение по
субъекту Российской Федерации (на примере республики Татарстан)
более чем на 50% (0,986 год-1): 1303-1325 км реки Волга;1449-1460 км
реки Кама.
Второй класс (особо опасные) – участки, для которых значение
частоты ТП находиться в диапазоне от среднего выборочного
значения плюс 50% от него: 1403-1408 км реки Кама.
Третий класс (высоко опасные) – участки, для которых
значение частоты ТП находиться в диапазоне от среднего
выборочного значения минус 50% от него: 1277-1288; 1378-1382 км
реки Волга; 1422-1427; 1476-1481 км реки Кама.
Четвертый класс (умеренно опасные) – участки, для которых
значение частоты ТП меньше среднего выборочного значения более
чем на 50% (меньше 0,329 год-1): 1353-1365; 1388-1393; 1406-1415 км
реки Волга; 1413-1415 км реки Кама.
Результаты проведенного статистического анализа позволяют
сделать вывод о существовании проблемы АСОГ, решение которой
возможно путем проведения комплексных научных исследований по
оценке воздействия и разработке ряда организационных и
технических мер по предотвращению и ликвидации возникновения
АСОГ при эксплуатации судов.
Третья глава посвящена анализу параметров опасных зон при
АСОГ на ВВП, к которым относятся объемы сбросов загрязняющих
веществ, координаты источника сброса, частота и условная
вероятность аварийных сбросов ОГ, а также длительность воздействия
загрязняющего вещества.
Анализ частоты и условной вероятности АСОГ выполнен при
определении параметров экологической опасности сброса сыпучих
грузов во второй главе.
Для определения максимальных объемов сброса загрязняющих
веществ при авариях сухогрузных судов собраны и проанализированы
данные по характеристикам судов, обеспечивающих грузоперевозки
на рассматриваемых участках, такие как грузоподъемность, основные
параметры судна, виды перевозимых грузов и прочее.
Объемы загрязняющих веществ рассчитывались для паводка и
для межени. Максимально возможный сброс загрязняющих веществ
преимущественно находится в диапазоне от 1000 т (в условиях
межени) до 9100 т (в условиях паводка).
Среднее выборочное значение грузоподъёмности судна,
участвующего в ТП составило 1903 т.
Путем анализа БДТП на УКТП выделены ТП, произошедшие с
сухогрузными судами, которые сопровождаются потерей груза. В
работе также учитывались статистические данные по сбросам
сыпучих грузов за временной интервал с 1980 по 2006 годы для
получения консервативных оценок уровня последствий. Наибольшую
экологическую опасность на ВВП представляют сбросы следующих
грузов: удобрений, нефтепродуктов, соли, соды, серы, угля.
Для расчета длительности воздействия определены и
проанализированы гидрологические условия распространения
загрязняющих веществ и оценка их концентраций в воде.
При определении длительности воздействия загрязняющих
веществ применялись Рекомендации Росгидромета Р 52.24.627-2007.
В таблице 2 представлен фрагмент созданной БД по факторам,
влияющим на длительность воздействия и размер вреда, полученной в
системе PISCES 2.
Таблица 2 – Фрагмент БД по факторам, влияющим на длительность
воздействия и размер вреда
Выборочная
средняяСкорость
Глубина, мШирина, м
координаты ТП,течения, м/с
км
5265,86000,895
875,84,58001,145
1069,310,419000,9393
11905,515000,3425
128212,853000,751
1309,115,766000,395
1358,219,275000,306
1676,31729000,1865
1736,754,831000,751
Окончание таблицы 2
1922,7517,8127000,462
2164,61435000,762
2230,58,544000,4035
В качестве примера результатов анализа параметров опасных
зон рассмотрен аварийный сброс поваренной соли массой 5000 т. На
рисунке 5 показано как меняется концентрация хлорида во времени и
при удалении от источника. Видно, что в первые часы сброса
наблюдается превышение ПДК р.х. в 2,5 раза, а концентрация хлорида
достигает уровня ПДК р.х. через 7 часов с момента сброса, и на
расстоянии 35 км от места сброса.
На рисунке 6 представлено как меняется концентрация натрия
во времени и при удалении от источника. Наблюдается превышения
ПДК р.х. в 4 раза, и концентрация натрия достигает уровня ПДК р.х.
через 17 часов с момента сброса, на расстоянии 85 км от места сброса.
Рисунок 5 – График измененияРисунок 6 – График изменения
концентрации хлорида в результатеконцентрации натрия в результате
аварийного сброса соли массойаварийного сброса соли массой
5000т с течением времени и на5000т с течением времени и на
удалении от источникаудалении от источника
В четвертой главе разработана методика оценки экологической
опасности аварийных сбросов сыпучих грузов при ТП с участием
сухогрузных судов на ВВП и показано ее применение для оценки
экологической опасности сбросов сыпучих грузов на примере района
Верхней Волги.
Разработанная методика включает математическое описание для
оценки возможного размера вреда водным объектам при сбросе
сыпучих грузов при ТП с участием судов; созданное уравнение связи
размеров вреда при сбросе сыпучих грузов и грузоподъемности судна
(массы сброса) для Волжского бассейна, а также алгоритм оценки
возможного размера вреда водным объектам при сбросе сыпучих
грузов при ТП.
Математическая модель для оценки возможного размера вреда
водным объектам при сбросе сыпучих грузов при ТП описывается
совокупностью выражений (1) – (3)
gz
n ПГ j k
RВВ ПГ СУХ j = ∑∑ PПГ j k • У jkq , (1)
УКУКУК
P ПГ j k =,(2)
k =1 q =1N ПГi
n
У jkq = К ПК j • К В • К ИН • К ДЛjq • n∑=1 H jkq,(3)
УК
гдеP ПГ j k– оценка вероятности появления сброса k-ого вида
груза на j-ом УКТП с сухогрузных судов;У jkq– размер
экологического вреда водному объекту при потере k-того вида груза,
состоящего из q- вредных (загрязняющих) веществ) на j-ом УКТП с
сухогрузных судов, млн. руб.; k – вид груза, в данной работе
рассматривались соль, минеральные удобрения и взвешенные
вещества; q – компоненты (ингредиенты) груза, из которых состоит k-
ый вид груза, т. n ПГ j k – количество ТП с потерей k-ого вида груза на
j-ом УКТП;N ПГi– количество ТП с потерей груза в границах i-й
администрации бассейна (АБ) с участием сухогрузных судов за
репрезентативный период наблюдения; К ПК j – коэффициент,
учитывающий природно-климатические условия на j-ом УКТП; К В –
коэффициент, учитывающий экологическое состояние водных
объектов; К ИН – коэффициент, учитывающий инфляционную
индексацию;К ДЛ–коэффициент,учитывающий
jq
продолжительность воздействия каждого q-го загрязняющего
вещества на водный объект при непринятии мер по его ликвидации на
j-ом УКТП; Н jkq – такса для расчета размера экологического вреда
при загрязнении водного объекта на j-ом УКТП q-м загрязняющим
веществом в составе k-вида груза, млн. руб.
Для Волжского бассейна К ВГ j = 1,1 (определен по среднему
выборочному значению месяца возникновения ТП 8,1875); К В = 1,41
(река Волга); К ИН (2020) = 2,78.
К ДЛ в данной работе рассчитывался исходя из времени
достижения концентрации в воде n-го загрязняющего вещества уровня
ПДК р.х..
На основе полученных данных определен возможный размер
вреда водному объекту в результате сброса загрязняющих веществ с
участием сухогрузных судов. В качестве примера в таблице 3
приведены результаты оценки возможного размера вреда при сбросе
загрязняющих веществ в границах УКТП 524-529 (526) км. Расчет
выполнен для средней грузоподъемности судна 1903 т.
Таблица 3 – Оценка возможного размера вреда при сбросе загрязняющих
веществ
Масса
КдлHi
У,
∑УR
УК
ВидКомпоне
P
УK
компоjknjknВВ ПГ СУХ j
грузнтымлн., млн.
ПГ j k
нента,млн.
агрузаруб.руб.
труб.
Хлорид-1261,15
1027,61,1265,9
ион25
Кальций-25,4696
15,221,15,37
ион84
Натрий-861,7952237,91
соль685,11,1181,70,12
ион4773
Магний-25,46961433,05
15,221,15,37
ион842982
сульфат –64,0299
41,91,113,5
ион33
Калий-1465,49
758,61,7199,93
удобион21
2882,40
рени0,05
яКальций-10,4345
5,51,12,2
ион08
Окончание таблицы 3
Магний-32,2521
19,41,16,8
ион14
Натрий-188,769
134,951,139,8
ион73
Хлорид-1185,45
961,61,1249,94
ион49
взвешенн
смес10203,810203,8
ые19035473,30,1
и2727
вещества
С помощью формулы Стерджесса и рекомендаций Йетса
проведено ранжирование УКТП по возможному размеру вреда от
сброса сыпучих грузов в водный объект с последующей
классификацией по степени опасности (таблица 4).
Таблица 4 – Классификация УКТП Волжского бассейна по уровню
возможного размера вреда при сбросе сыпучих грузов при авариях судов
№НаименованУчастки-представители, кмДиапазон изменения
класиевозможного размера
савреда, млн. руб.
1Умеренно611,292-875,9684
опасные1353-1365; 1378-1382; 1388-1393;
1527-1528; 1922-1924; 2160-2168;
1277-1288; 1303-1313; 1314-1320;
1314-1320; 1322-1325; 2227-2232;
2516-2524; 1069-1070; 1069-1070;
1731-1743; 2941-2943
2Значительно876,9684-1272,982
опасные2815-2817; 1675-1677; 2581-2584
3Высоко1272,982-1537,657
опасные2574-2580; 884-889; 903-906;
933;-936; 1190-1190; 2550-2552;
2745-2746; 2784-2786; 2792-2798;
908-920; 2643-2647; 2726-2729;
862-869; 857-858; 874-878; 524-
529; 860-860; 894-899; 901-902
На основе фактических данных по сбросам сыпучих грузов с
судов в Волжском бассейне, содержащихся в БДТП, в математической
системе STATISTICA 8.0 построено уравнение связи между размером
вреда и грузоподъёмностью судна (рисунок 7).
Рисунок 7 – Уравнение связи размеров вреда при сбросе сыпучих грузов
и грузоподъемности судна (массы сброса)
Уравнение связи справедливо для значений грузоподъемности
судна (массы сброса) в диапазоне от 400 до 7500 т.
Практическая ценность полученных результатов состоит в
разработке следующей методики (последовательности) оценки
возможного размера вреда водным объектам при сбросе сыпучих
грузов при ТП, основанной на учете агрессивности ингредиентов
различных видов грузов и условных вероятностей их сброса, времени
и места сброса, длительности воздействия (рисунок 8).
Следует отметить, что разработанная методика обеспечивает
расчет возможных размеров вреда водным объектам в границах
отдельныхАдминистрацийбассейнови дальнейшее
классифицирование всех бассейнов ВВП по уровню экологической
опасности сбросов сыпучих грузов.
Рисунок 8 – Методика оценки возможного размера вреда водным
объектам при сбросе сыпучих грузов при ТП
Эколого-экономический эффект от внедрения полученных
результатов определяется возможностью снижения размеров вреда ОС
за счет применения организационных мероприятий по защите
водозаборных сооружений, основанных в т.ч. на временном их
отключении при проходе фронта загрязненных вод в створах зон
санитарной защиты в целях предотвращения выхода из строя
фильтрующих устройств систем водоснабжения на длительный
период.
Для оценки возможности загрязнения зон санитарной защиты
водозаборов в результате аварий сухогрузных судов собраны данные,
содержащие информацию по координатам дислокации водозаборных
сооружений Верхней Волги.
Проанализировав полученные результаты, можно сделать вывод о
том, что больше половины водозаборных сооружений Верхней Волги
(14 ед., 58,33%) расположены на безопасном расстоянии от УКТП, в
тоже время 41, 67% (10 ед.) находятся либо в границах УКТП (7 ед.,
29,17%), либо ниже по течению в непосредственной близости (3 ед.,
12,5%), что подтверждает значительную опасность загрязнения
вредными веществами в результате аварийных сбросов с судов.
Для оценки возможного
размера вреда в качестве
примера рассмотрен сброс
загрязняющего вещества
(калия) на 865,7 км реки
Волги.Ближайший
водозабор находится на
873 км реки Волги.
Изпредставленного
графика (рисунок 9) видно,
чтовслучае
своевременной реализации
Рисунок 9 – Зависимость размера вреда отзащитных мер, возможно
длительности воздействия на примерепредотвращение размера
аварийного сброса калиявреда от 0,9 млрд. руб. до
1,3 млрд. руб.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПО РАБОТЕ
В ходе выполненных исследований, получены следующие
результаты:
1. Проведен анализ статистических данных по ТП Волжского
бассейна, актуализирована и дополнена БДТП Волжского бассейна за
38 лет с 1980 по 2018 гг., включающая информацию: о месте и дате
ТП, причине его возникновения, судах с указанием их основных
характеристик, наименовании перевозимых грузов, сведениях о
потери груза. В БДТП приведены границы УКТП, определенные при
уровне значимости 0,05.
2. Получены оценки фактических и максимально возможных
объемов сбросов загрязняющих веществ при авариях сухогрузных
судов.
Для получения максимальных объемов сброса загрязняющих
веществ проанализированы данные по транспортным судам,
осуществляющим перевозку грузов на рассматриваемых участках и их
основныетехнико-эксплуатационныехарактеристики. Для
выполнения оценки фактических масс сброса сыпучих грузов
использовались статистические данные о ТП, сопровождающихся
потерей груза актуализированной БДТП.
3. Создана базы данных по факторам, влияющим на длительность
воздействия и размер вреда при сбросах сыпучих грузов, включающая
основные параметры русла реки (глубина, ширина, скорость течения и
т.п.); проведен анализ параметров, определяющих опасные зоны при
АСОГ на ВВП, таких как время достижения ПДК и границы
распространения загрязнения.
4. Получено уравнение связи размеров вреда при сбросе сыпучих
грузов и грузоподъемности судна (массы сброса), применимое для
Волжского бассейна ВВП.
5. Разработано математическое описание для оценки возможного
размера вреда водным объектам от сбросов сыпучих грузов при ТП,
учитывающее агрессивность компонентов различных видов грузов,
условные вероятности их потери, данные о времени и координатах
сброса, а также длительность воздействия.
6. Создана классификация УКТП по уровню возможного размера
вреда водным объектам при сбросе сыпучих грузов с судов (на
примере Волжского бассейна).
7. Выполнено научное обоснование и разработка методики
оценки экологической опасности аварийных сбросов сыпучих грузов
при ТП с участием сухогрузных судов на ВВП, имеющей важное
практическое значение, поскольку, применение данной методики
обеспечивает возможность оценки рисков последствий ТП с участием
сухогрузных судов, сопровождающихся потерей сыпучих грузов и
определение путей снижения тяжести экологических последствий.
8. Эколого-экономический эффект от внедрения полученных
результатов определяется возможностью снижения размеров вреда
окружающей среде за счет применения организационных
мероприятий при реализации транспортного происшествия в
диапазоне от 0,9 млрд. руб. до 1,3 млрд. руб.
Полученные результаты могут применяться для оценки
уязвимости водозаборных сооружений (в т.ч. ГТС АЭС) в результате
аварийных сбросов сыпучих грузов, выявления участков ВВП,
представляющих наибольшую экологическую опасность. Кроме того,
результаты исследований использованы при разработке мероприятий
по снижению уровня риска воздействия ЧС на водном транспорте на
Ростовскую и Нижегородскую АЭС. Рекомендуется распространить
полученный опыт на другие объекты атомной энергетики,
большинство из которых расположены вблизи судоходных водных
объектов и подвержены действию опасных факторов воздействия ЧС,
возникающих при авариях транспортных судов.
Перспективы дальнейшей разработки темы заключаются в
применении разработанной методики для расчета возможных
размеров вреда водным объектам в границах отдельных
Администраций бассейнов ВВП, что в дальнейшем обеспечит
возможность и проведение классифицирования всех бассейнов ВВП
по уровню экологической опасности сбросов сыпучих грузов.
СПИСОК РАБОТ, В КОТОРЫХ ОПУБЛИКОВАНЫ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Публикации в изданиях, входящих в международную реферативную
базу данных и системы цитирования Web of Science:
1 Батанина, Е.А. Оценка риска возникновения транспортных
происшествий на реках в границах республики Татарстан / О.Л.
Домнина, А.Е. Пластинин, Е.А. Батанина, В.С. Наумов // Морские
интеллектуальные технологии. – 2019. – №4-2 (46). – С. 79-84
(объем 0,4 п.л., авторский вклад 0,15 п.л.).
2 Батанина,Е.А.Определениеучастковконцентрации
транспортных происшествий с участием судов в республике
Татарстан / Е.А. Батанина, А.Н. Бородин, О.Л. Домнина, А.Е.
Пластинин // Морские интеллектуальные технологии. – № 4. – том
1. – 2020. – С. 161-168 (объем 0,5 п.л., авторский вклад 0,2 п.л.).
3 Батанина, Е.А. Оценка возможного размера вреда при аварийных
сбросах сыпучих грузов с судов / Е.А. Батанина, О.Л. Домнина //
Морские интеллектуальные технологии. – № 3 том 1. – 2021. – С.
178-185 (объем 0,5 п.л., авторский вклад 0,3 п.л).
Транспортировка грузов сопровождается высоким риском
эксплуатационного и аварийного загрязнения окружающей среды (ОС) и
социальным ущербом. Поэтому существует необходимость разработки
мероприятий по снижению негативного воздействия при перевозке опасных
грузов (ОГ), основанных на оценке тяжести экологических и социальных
последствий.
Аварийные ситуации на водном транспорте достаточно часто
сопровождаются интенсивным загрязнением окружающей среды, связанным
в первую очередь со сбросом груза в водный объект [1 – 3]. В зависимости от
вида груза, характеристик водного объекта и условий сброса длительность
воздействия и площадь загрязнения могут быть очень значительными, что
обуславливает необходимость прогнозирования и разработки защитных
мероприятий [4 – 6]. Одним из основных этапов разработки защитных
мероприятий является исчисление размеров вреда и оценка уровня рисков,
необходимые как для обоснования уровня реагирования, так и для оценки
эффективности природоохранной деятельности [7 – 9].
В тоже время большинство проанализированных работ посвящены
разливам нефти (РН) и сбросам ОГ на морских акваториях, а вопросу
прогнозирования и оценки экологических последствий сбросов сыпучих
грузов как на море, так на внутренних водных путях уделено мало внимания.
Таким образом, исследования в направлении оценки экологических
рисков транспортных происшествий с участием сухогрузных судов на
внутренних водных путях (ВВП) являются актуальными и своевременными.
Кроме того, актуальность проведенного диссертационного
исследования подтверждается положениями [10], «Основ государственной
политики в области экологического развития РФ на период до 2030» [11],
государственной программы РФ «Охрана окружающей среды» [12],
Стратегии развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации
на период до 2030 года [13], федеральным проектом «Оздоровление Волги» в
рамках национального проекта «Экология» на период с 2019 по 2024 годы
[14], и других нормативных документов, посвященных развитию
транспортной отрасли и обеспечению ее экологической безопасности [10].
Диссертационное исследование выполняется в соответствии с
приоритетным направлением развития науки, технологии и техники РФ
«Рациональное природопользование» и в рамках развития критических
технологий в позициях: «Технологии мониторинга и прогнозирования
состояния ОС, предотвращения и ликвидации ее загрязнения» [15],
«Технологии предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС)
природного и техногенного характера» [16].
Степень разработанности. Исследованиям в области экологической
безопасности и оценки экологических последствий транспортных
происшествий (ТП) в области водного транспорта посвящены работы [1]
Телегина А.И., Наумова В.С., Этина В.Л., Пластинина А.Е., Захарова В.Н.,
Решняка В.И., Чебана Е.Ю., Бородина А.Н., Комрака Д., зарубежных ученых:
Connolly R. A; Dixon T.R.; Yarlington L.J; Tanden H.P.; Zatsepa S., Ivchenko A.,
Ovsienko S.; Forsman B.; Reineke T.; Etkin, D.S, French-McCay D., Whittier N.,
Subbayya S., Jennings J.; Delgado L., Kumzerova E., Martynov M., Mirny K.,
Shepelev P; Reed M., Johansen O., HOverstad B., Hetland B., Buffington S. and
Emilsen M.; Fowler T., Sørgard E.; Grote M., Mazurek N., Gräbsch C., Zeilinger
J., Stéphane Le Floch, Wahrendorf D-S, Höfer T. [17 – 77].
Исследованиям в области обеспечения экологической безопасности
грузовых операций с сыпучими (пылящими грузами) посвящены работы
Отделкина Н.С., Отделкина М.С., Костюничева Д.Н, Адамова Е.И., Сикарева
С.Н., Степанова А.Л [78 – 86].
Предметом исследования диссертации является экологическая
опасность аварийных сбросов сыпучих грузов с судов на ВВП.
Объектами исследования выступают ТП с участием сухогрузных
судов на ВВП.
Область исследования соответствует паспорту специальности
03.02.08 –«Экология (в транспорте)» по пунктам: 3.1. «Комплексная оценка
воздействия объектов транспорта и транспортных систем (включая этап
строительства) на экосистемы различных уровней» [15] и 3.10. «Научное
обоснование принципов и разработка методов прогнозирования,
предупреждения и ликвидации последствий загрязнения природной среды
при техногенных авариях и катастрофах на объектах транспорта» [87].
Целью диссертационного исследования является: научное
обоснование и создание на базе существующих методов анализа риска,
специальной методики оценки экологической опасности аварийных сбросов
сыпучих грузов при ТП с участием сухогрузных судов на ВВП.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1. Произвести анализ статистических данных по ТП с участием
сухогрузных судов для оценки частоты и определения координат аварийного
загрязнения ВВП сбросами сыпучих грузов;
2. Получить оценки наиболее вероятных и максимально возможных
объемов сбросов загрязняющих веществ при авариях сухогрузных судов;
3. Создать базы данных по факторам, влияющим на длительность
воздействия и размер вреда при сбросах сыпучих грузов;
4. Выполнить прогнозирование параметров опасных зон при аварийных
сбросах опасных грузов (АСОГ) на ВВП;
5. Получить уравнение связи размеров экологического вреда при
сбросе сыпучих грузов и грузоподъемности судна (массы сброса);
6. Разработать математическое описание и методику его применения
для оценки размеров возможного вреда водным объектам от сброса сыпучих
грузов в результате ТП;
7. Создать классификацию участков концентрации ТП (УКТП) по
уровням размеров возможного вреда водным объектам при сбросе сыпучих
грузов на ВВП.
Научная новизна
1. Разработана математическая модель для оценки возможного размера
вреда водным объектам от сбросов сыпучих грузов при ТП, обеспечивающая
оперативную оценку рисков последствий ТП, сопровождающихся потерей
груза.
2. Получено уравнение связи размеров вреда при сбросе сыпучих
грузов и грузоподъемности судна (массы сброса).
3. Создана классификация участков концентрации ТП по уровню
возможного размера вреда водным объектам при сбросе сыпучих грузов с
судов.
Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что
применительно к проблематике диссертации эффективно, то есть с
получением обладающих новизной вышеперечисленных результатов,
использован комплекс существующих базовых методов исследования, в том
числе методов анализа риска, теории вероятностей и математической
статистики, анализа данных в современных математических системах.
Практическая значимость подтверждается тем, что разработана и
внедрена методика оценки возможного размера вреда водным объектам при
сбросе сыпучих грузов при ТП, основанная на учете агрессивности
ингредиентов различных видов грузов и условных вероятностей их сброса,
времени и места сброса, длительности воздействия.
Результаты исследований применены при разработке мероприятий по
снижению уровня риска воздействия ЧС на водном транспорте на
Ростовскую и Нижегородскую АЭС, используются в учебном процессе в
В ходе выполненных исследований, получены следующие результаты:
1. Проведен анализ статистических данных по ТП Волжского бассейна,
актуализирована и дополнена БДТП Волжского бассейна за 38 лет с 1980 по 2018
гг., включающая информацию: о месте и дате ТП, причине его возникновения,
судах с указанием их основных характеристик, наименовании перевозимых
грузов, сведениях о потери груза. В БДТП приведены границы УКТП,
определенные при уровне значимости 0,05.
2. Получены оценки фактических и максимально возможных объемов
сбросов загрязняющих веществ при авариях сухогрузных судов.
Для получения максимальных объемов сброса загрязняющих веществ были
проанализированы данные по транспортным судам, осуществляющим перевозку
грузов на рассматриваемых участках и их основные технико-эксплуатационные
характеристики. Для выполнения оценки фактических масс сброса сыпучих
грузов использовались статистические данные о ТП, сопровождающихся потерей
груза актуализированной БДТП.
3. Создана базы данных по факторам, влияющим на длительность
воздействия и размер вреда при сбросах сыпучих грузов, включающая основные
параметры русла реки (глубина, ширина, скорость течения и т.п.); проведен
анализ параметров, определяющих опасные зоны при АСОГ на ВВП, таких как
время достижения ПДК и границы распространения загрязнения.
4. Получено уравнение связи размеров вреда при сбросе сыпучих грузов и
грузоподъемности судна (массы сброса), применимое для Волжского бассейна
ВВП.
5. Разработано математическое описание для оценки возможного размера
вреда водным объектам от сбросов сыпучих грузов при ТП, учитывающее
агрессивность компонентов различных видов грузов, условные вероятности их
потери, данные о времени и координатах сброса, а также длительность
воздействия.
6. Создана классификация УКТП по уровню возможного размера вреда
водным объектам при сбросе сыпучих грузов с судов (на примере Волжского
бассейна).
7. Выполнено научное обоснование и разработка методики оценки
экологической опасности аварийных сбросов сыпучих грузов при ТП с участием
сухогрузных судов на внутренних водных путях, имеющей важное практическое
значение, поскольку, применение данной методики обеспечивает возможность
оценки рисков последствий ТП с участием сухогрузных судов,
сопровождающихся потерей сыпучих грузов и определение путей снижения
тяжести экологических последствий.
8. Эколого-экономический эффект от внедрения полученных результатов
определяется возможностью снижения размеров вреда окружающей среде за счет
применения организационных мероприятий при реализации транспортного
происшествия в диапазоне от 0,9 млрд. руб. до 1,3 млрд. руб.
Полученные результаты могут применяться для оценки уязвимости
водозаборных сооружений (в т.ч. ГТС АЭС) в результате аварийных сбросов
сыпучих грузов, выявления участков ВВП, представляющих наибольшую
экологическую опасность. Кроме того, результаты исследований использованы
при разработке мероприятий по снижению уровня риска воздействия ЧС на
водном транспорте на Ростовскую и Нижегородскую АЭС. Рекомендуется
распространить полученный опыт на другие объекты атомной энергетики,
большинство из которых расположены вблизи судоходных водных объектов и
подвержены действию опасных факторов воздействия ЧС, возникающих при
авариях транспортных судов.
Перспективы дальнейшей разработки темы заключаются в применении
разработанной методики для расчета возможных размеров вреда водным
объектам в границах отдельных Администраций бассейнов ВВП, что в
дальнейшем обеспечит возможность и проведение классифицирования всех
бассейнов ВВП по уровню экологической опасности сбросов сыпучих грузов.
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!